CN101237733A - 用于控制发光二极管的方法和装置 - Google Patents

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CN101237733A CNA2008100044659A CN200810004465A CN101237733A CN 101237733 A CN101237733 A CN 101237733A CN A2008100044659 A CNA2008100044659 A CN A2008100044659A CN 200810004465 A CN200810004465 A CN 200810004465A CN 101237733 A CN101237733 A CN 101237733A
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Abstract

一种驱动LED的方法，包括确定LED的工作参数；确定LED的驱动信号参数；以及生成用于驱动LED的周期性驱动信号。所生成的周期性驱动信号的占空因数依赖于该LED的所确定的驱动信号参数和所确定的工作参数。

Description

用于控制发光二极管的方法和装置
技术领域
本发明涉及照明控制领域，尤其涉及发光二极管的控制。
背景技术
LED阵列正日益用于安装在尺寸从移动电话到大电视屏的消费装置中的液晶显示器(LCD)的背光单元(BLU)中。尽管LED可以提供更强的控制、更长的寿命和光输出的均匀性，但是用于BLU中的LED必须严格确定其颜色、亮度、正向电压和其它特征。这些特征通常以箱体值(bin value)指定，LED的每个箱体值包括特征值的有限范围，所述特征值例如是波长、流明、或电压。通常，BLU由红、蓝和绿LED的三个阵列构成，其输出被混合以产生作为LCD背光的白光。为了确保均匀亮度和有效操作，每种颜色的阵列(红、蓝和绿)的所有LED必须具有相同的箱体值；例如相同的颜色箱体值，相同的亮度箱体值以及相同的正向电压箱体值。该“箱体化”要求执行起来成本较高，尤其在较大的BLU中，例如用于大LCD TV屏中的那些。从LED输出的光的均匀性也可以响应于改变温度、老化以及其它因素来变化，尽管工作电流输入恒定。
有利的是，具有对LED亮度的较强控制。
附图说明
为了示出本发明，附图中示出了优选实施例。然而，可以理解，本发明不限于所示的具体装置和方法。图中的元件为了简化而清楚而示出，而不一定按比例绘制。其中：
图1是根据本发明实施例的用于LCD装置的背光单元(BLU)的示意图；
图2是根据本发明实施例的图1的BLU的驱动器架构的示意图；
图3是根据本发明另一实施例的图1的BLU的驱动器架构的示意图；
图4是根据本发明实施例的图2的驱动器的示意图；
图5是根据本发明实施例的图4的驱动器的控制界面、逻辑块以及PWM发生器的示意图；以及
图6为示出根据本发明实施例的驱动LED阵列的方法的流程图。
具体实施方式
在一方面一般而言，本发明提供了一种用于驱动(例如红、蓝、绿或白色)LED阵列的驱动器架构，LED阵列被设置为多个LED区域阵列，所述LED区域阵列具有一个或多个共同的LED工作参数，例如相同的颜色、亮度和/或正向电压的箱体值。驱动器被设置为确定每个LED区域阵列的驱动信号参数，其通常对应于用于将LED点亮到标称希望亮度水平所需的PWM信号的占空因数。用于每个区域的驱动信号参数可以不同，以实现例如局部变暗；或者其可以相同以实现整个LED阵列上的均匀亮度。驱动器还对每个区域阵列的LED确定工作参数，例如箱体值(例如颜色、亮度和/或正向电压)或箱体值校正系数。驱动器然后产生用于驱动区域阵列的LED的周期性驱动信号，周期性驱动信号(例如脉冲宽度调制信号-PWM)的占空因数通过驱动器控制，并依赖于相应区域阵列的所确定的驱动信号参数和所确定的LED工作参数。
在本发明的实施例中，将驱动器架构配置为在BLU控制器中实现的主LED驱动器，其耦接至多个驱动器，每个驱动器被耦接以驱动一个LED区域阵列中的LED。主LED驱动器提供驱动信号参数，例如主周期性驱动信号的占空因数参数，其对应于LED阵列所需的光输出。光输出可以与最近LCD上作为背光的图像对应，例如，与例如阳光充足的白天时间场景相比，夜间场景或者大LCD TV屏上的图像需要降低的光输出。
在本发明的实施例中，可以产生多个驱动信号参数，对每个LED区域阵列产生一个，以实现局部或区域变暗。从而，例如，如果图像的一个区域较暗，而另一个较亮，可以对背光照明对应于图像暗区域的LCD屏的区域的区域阵列分配较低的占空因数。每个驱动器被设置为从主LED驱动器确定或接收所述或其相应驱动信号参数，以产生用于LED的周期性驱动信号，例如脉冲宽度调制信号(PWM)，其中，从相应LED区域阵列驱动驱动器。使所产生的周期性驱动信号的占空因数依赖于相应LED区域阵列的所确定的驱动信号参数和相应LED工作参数。例如，在一个实施例中，驱动信号参数对应于主周期性驱动信号的占空因数，并且这根据与相应驱动器和其相应的LED区域阵列相关的LED工作参数调节。
在本发明的一个实施例中，使得通过驱动器产生的周期性驱动信号的占空因数依赖于所确定的第二工作参数，所述第二工作参数对应于与通过驱动器驱动的LED相关的测量温度值。从而，例如，当LED区域阵列的温度变化时，其驱动信号的占空因数相应地改变。
在本发明的实施例中，驱动信号参数包括名义主驱动信号的两个状态之一(例如“逻辑高电压”或“接通(ON)”)的时钟周期计数或持续时间值，其不依赖于LED局部或区域阵列的共同的工作参数。可以在串行总线上利用控制信号消息将该计数或持续时间值从主LED驱动器发送到驱动器。可替换地，该计数或持续时间值可以从通过主驱动器产生的实际主驱动信号获得，所述实际主驱动信号依赖于与一个或多个LED区域阵列的LED的工作参数不同的工作参数，例如箱体值。然后，每个驱动器可以设置为在主驱动信号的两个状态之一期间对时钟周期数计数，主驱动信号的整个周期或周期为预定数量的时钟周期。
在本发明的实施例中，驱动器具有存储器，其存储LED的工作参数，例如箱体值或依赖于箱体值的箱体值系数；控制器，被设置为确定LED的驱动信号参数，例如共同或主PWM驱动信号的ON持续时间；以及周期性信号发生器，被设置为产生周期性驱动信号，例如PWM驱动信号。在使用中，驱动器耦接到开关，所述开关被设置为根据所产生的周期性驱动信号开关LED(或者LED串)。控制器和周期性信号发生器被设置为根据LED的驱动信号参数和所存储的工作参数调节所生成的周期性驱动信号的占空因数。
这里使用的占空因数是指在例如方波(例如PWM)信号的周期性信号的一个周期(例如接通/关断(OFF)或者高/低)中，该周期性信号处于一个状态(例如接通/高)的时间相对于整个周期的总时间或持续时间的比例。从而，例如，如果信号具有相等的高和低电压(ON和OFF)周期，则占空因数是50％。如果PWM信号在300个时钟周期计数中为ON，而100个时钟周期计数中为OFF，则占空因数为75％。本领域技术人员可以理解，可以使用OFF持续时间代替ON持续时间以确定占空因数。
现在参考图1，示出了根据本发明实施例的例如大屏幕TV的屏装置100的示意图。屏装置100包括LCD单元102、LCD控制器104、具有多个区域108的背光单元(BLU)106、BLU控制器110、以及多个LED(发光二极管)驱动器112，每个驱动器112驱动BLU 106的单独一个区域(region)108。虽然示出了四个区域108，但是BLU 106可以具有任意数目的区域。另外，每个区域108可以进一步分为多个区(area)114。本领域技术人员可以理解，LCD单元102包括多个像素。
LCD控制器104耦接到LCD单元102和BLU 110。LCD控制器104控制LCD单元102的像素以形成图像。图像需要背光，其由位于后面且对应于LCD单元102的BLU 106提供。尽管背光可以不变，通常其在一定程度上被LCD控制器104控制，例如，以在暗图像期间减少BLU 106的光输出，并在亮图像期间增加BLU 106的光输出。因为BLU 106被设置为可由驱动器112独立控制或驱动的区域108，例如，当BLU 106的一个或多个区域108被构造成为相比于其它区域108改变其光输出时，该实施例还支持局部变暗。可以理解，在该实施例中可以使用本领域技术人员公知的任何合适的LCD单元102和LCD控制器104。
BLU 106包括多个LED串，每个通过其自身的一个LED驱动器112或者一个LED驱动器112的一个信道驱动。通常，BLU 106包括红、蓝和绿色LED，其被控制为其光输出混合产成白色光。可替换地，可以使用彩色LED的不同组合，或者可以使用例如白色LED的单色。为了便于解释，对于BLU 106的每个区域108，只示出一个驱动器112。然而，通常在设置在串联连接的LED的串中的每个区域中存在LED阵列，其中每个通过单个驱动器112驱动。可替换地，本领域技术人员可以理解，可以存在多信道驱动器112，每个信道驱动相同或不同颜色的一个或多个LED串。
每个BLU区域108通过恒定电流驱动，其通过相应的驱动器112控制或切换。通常，根据由驱动器112实现的占空因数，通过例如PWM信号的周期性驱动信号接通或关断恒定电流。例如，通过50％的占空因数实现相等的ON和OFF时间。占空因数或者ON时间与OFF时间之比越高，从LED输出的光越高。
BLU区域108中的每个LED阵列包括具有一个或多个共同的工作参数的LED(具有一种颜色)。这些工作参数对应于区域1 08的LED的特征的特征值的共同范围。例如，该范围可以设置为波长特征的波长值。通常，这些值范围被称为“箱体值”，每个箱体值对应于例如输出波长的特征值的范围。从而，不同区域108可以具有不同但相似的箱体值。
驱动器112各自从BLU控制器110接收驱动信号参数，所述BLU控制器100在该实施例中用作主LED驱动器。驱动信号参数可以是对应于来自BLU控制器110的主驱动信号118的占空因数，例如，如下文详细描述的主驱动信号的方波的ON状态或相位的持续时间或时钟周期数。主驱动信号118通常是PWM信号，并且可以通过BLU控制器110直接提供。本领域技术人员可以理解，BLU控制器110根据来自LCD控制器104的亮度控制命令生成主驱动信号118。从而，可在该实施例中使用传统BLU控制器，其中由每个驱动器112根据正被驱动的BLU区域108的LED的共同的工作参数调节或修改主驱动信号118的占空因数。
如上所述，根据要被背光照明或照射的LCD单元102上的图像，例如颜色坐标/亮度控制消息，BLU控制器110从LCD控制器104接收光输出控制信号。所需要的光输出确定主驱动信号118的占空因数。可以根据从BLU 106接收的反馈116调节占空因数，所述反馈例如是来自嵌在BLU 106中的光传感器的光输出测量和/或嵌入式温度传感器的测量。
可通过每个驱动器112根据从BLU控制器110接收的主驱动信号118确定驱动信号参数。例如，对主驱动信号118为ON的时钟周期计数并与其总周期持续时间相比，可以用于确定主驱动信号118的占空因数，其可以用作驱动信号参数。
可替换地，通过传统BLU控制器生成的对应于主驱动信号118的驱动信号参数例如可以从LCD控制器104的亮度指令或命令确定。可以从LCD控制器104直接接收驱动信号参数。可替换地，在一个实施例中从BLU控制器110输出到驱动器112的主驱动信号118可以是数字值的形式，例如主驱动信号的ON持续时间的时钟周期计数值，而不是生成和输出信号本身。例如可以使用例如I2C的串行总线在可寻址的基础上将时钟周期计数值或其它驱动信号参数作为控制信号消息发送到每个LED驱动器112。
在另一个可替换设置中，由每个LED驱动器112接收的驱动信号参数可以不同，以例如实现区域变暗。这可以通过如下实现：向每个相应驱动器112提供分离的主驱动信号(PWM)，或者例如利用可寻址串行总线提供不同的时钟周期计数值。从而，可以通过LCD控制器104控制一个BLU区域108以具有高于其它BLU区域108的光输出。
图2更详细示出了图1所示的实施例，其示出具有主驱动器或耦接到多个驱动器112的BLU控制器110的驱动器架构200。驱动器112可以利用例如逻辑硬件或嵌入式低成本微控制器的控制器实现，每个驱动一个或多个LED串。在所示的实施例中，LED串包括蓝色LED 202B、绿色LED 202G和红色LED 202R。DC-DC转换器204独立耦接以为每个驱动器112或相应LED串供电，驱动器112被设置为对相应LED 202R、202G和202B(这里统称为202)切换供电。可以可替换地使用任何其它合适的LED电源。BLU控制器(主LED驱动器)110利用例如I2C总线206的串行接口耦接到驱动器112，所述总线206用于将控制消息寻址到每个驱动器112，所述控制消息包含例如占空因数值或时钟周期计数值的驱动信号参数。DC-DC转换器24利用电源轨线或总线208耦接到驱动器112或直接耦接到LED202。在该实施例中，每个驱动器112控制红、蓝和/或绿LED 202R、202B和/或202G的一个或多个串。对于每个BLU区域108示出一个驱动器112，然而，可对每个BLU区域使用附加的驱动器。
DC-DC转换器204或其它LED电源与驱动器112一起被设置为对LED 202提供恒定电流电源。每个LED区域阵列(即，每个BLU区域108)包括每种颜色的LED-红202R、蓝202B和绿202G的一个或多个串。可以理解，使用对各种颜色的LED的光输出的合适控制，可以获得适当组合颜色的光输出。每个区域108的光传感器210用于经串行总线206将来自每个区域108的所测量光输出数据反馈至BLU控制器110。在可替换的设置中，可以对整个BLU 106使用一个光传感器210，但是使用光导缆或其它合适的光导元件从不同的BLU区域108收集光输出或亮度数据。
图3示出可替换实施例驱动器架构300，包括主电源304、主LED驱动器或BLU控制器310和多个LED驱动器312，其中示出三个LED驱动器312。这里，驱动器架构300包括耦接到多个驱动器312的主LED驱动器或BLU控制器310。主LED驱动器310利用直接连接或信号线306代替图2的串行总线206耦接到驱动器312。主LED驱动器310在信号线306上输出由每个驱动器312接收的主PWM驱动信号。LED驱动器312经电源轨线308从主电源304接收电力。
每个驱动器312控制相同颜色的LED 202R、202G或202B的一个或多个串。不同颜色的LED 202R、202G和202B分布在BLU区域108中。驱动器312可根据主周期性或PWM驱动信号确定驱动信号参数。在该实施例中，LED驱动器312每个具有集成DC-DC转换器或其它LED电源。每个驱动器312中的DC-DC转换器或其它LED电源与恒定电流驱动器一起被控制以将恒定电流电源提供给LED202。
一个驱动器312的细节示出，每个驱动器包括耦接到主LED驱动器310的控制器320和内部LED电源322。控制器320可以使用例如逻辑硬件或低成本微处理器实现。每个内部LED电源322包括DC-DC转换器324和恒定电流驱动器326，其控制传输到LED 202串的电力。从中央或主电源304向DC-DC转换器324供电，所述主电源通过电源轨线308耦接到驱动器312。
控制器320接收主驱动信号(PWM信号)以确定驱动信号参数(例如占空因数或ON时钟周期计数)。控制器320耦接到存储器328，存储器328包含例如与驱动器312耦接的LED 202的一个或多个箱体值的工作参数；或者所述存储器328包含调节参数，所述参数从箱体值确定并用于调节主驱动信号，以控制内部LED电源322。从而，根据LED的驱动信号参数和工作参数，由控制器320接通或关断内部LED电源322。
在可替换实施例中，包含所述或者每个工作参数的存储器328可以集成到主LED驱动器110或310中，并且所述工作参数被下载到相应驱动器112或312中。
尽管为了简单，仅仅对一个驱动器示出驱动器312的内部结构，本领域技术人员可以理解，在每个驱动器中将使用相同或类似的结构。类似地，尽管在图2中没有示出，每个驱动器112包括：合适的控制器(320)、存储器(328)、以及恒定电流驱动器(326)，而不包括DC-DC转换器324。并且，尽管图3中没有具体示出光传感器210，可以理解，可以使用一个或多个这样的光传感器。
图2的实施例示出了使用中央DC-DC转换器204以及串行接口225，而图3的实施例示出了使用具有集成的DC-DC转换器324和直流信号线306的驱动器，所述直流信号线306负载主PWM信号而不是图2的串行接口206上的控制消息。然而，DC-DC转换器结构204或324都可以用于驱动信号参数传输架构206或306。
图4更具体示出了根据本发明实施例的驱动器和LED串布置400。驱动器和LED串布置400包括控制器320、恒定电流驱动器326和存储器328，其与图3所示的驱动器312中的元件相似。然而，在该实施例中，控制器320经控制信号消息从合适的主驱动器如BLU控制器110(图1)接收驱动信号参数而不是直接的PWM信号。
从DC-DC转换器电源轨线208向LED 202串供电。由场效应晶体管(FET)430控制或切换LED 202的串，所述场效应晶体管(FET)430又由恒定电流驱动器326控制。FET 430或其它开关由恒定电流驱动器326中的模拟驱动器432驱动，所述模拟驱动器432具有来自电流反射镜434和开关或FET 430的发射极的输入。该布置确保了通过LED 202串的恒定电流。
通过周期性驱动信号436控制或接通/关断模拟驱动器432，所述驱动信号是由PWM发生器或其它合适的周期性信号发生器438生成的PWM信号或其它方波驱动信号。PWM驱动信号436的占空因数又由控制接口和逻辑块或电路440控制。
控制器320还包括：时钟同步电路442，其从BLU控制器或主驱动器110接收时钟信号；采样和保持电路444，其耦接到控制接口和逻辑块440；以及模拟数字转换器(ADC)446，其耦接到采样和保持电路444。ADC 446从例如温度依赖电阻器的温度传感器448接收输入。尽管示出和描述了线性恒定电流驱动器326，可以使用可替换的恒定电流驱动器，例如任何熟知的开关恒定电流驱动器。
控制接口和逻辑块440从BLU控制器或主LED驱动器110接收输入，并在该实施例中组合串行接口模块以接收计数或持续时间值。计数或持续时间值对应于名义主PWM驱动信号的ON状态，并表示每个PWM周期中的ON状态的时钟周期数。因为(ON和OFF的)整个PWM周期中的时钟周期数是已知或预定的，ON(或可替换地，OFF)状态的时钟周期数提供名义主PWM驱动信号的占空因数信息。在该实施例中，占空因数信息是驱动信号参数。可以提供可替换的驱动信号参数，例如占空因数值，从其可以确定ON或OFF状态的持续时间。控制接口和逻辑块440还从温度传感器448接收温度测量，其通过ADC 446以及采样和保持电路444数字化和采样，如本领域技术人员可以理解。
在如图3所示的可替换配置中，在控制接口和逻辑块440从主LED驱动器310接收实际主PWM驱动信号。可在逻辑块440中实现计数器，以对PWM信号的每个ON(或OFF)状态的时钟周期数计数。同样，因为整个PWM周期中的时钟周期数是预定的，因此可以确定占空因数信息。
图5更具体示出了根据本发明实施例的控制接口、逻辑块和周期性驱动信号发生器布置500的部分。布置500包括存储器328、控制接口和逻辑块440、以及PWM发生器438。控制接口和逻辑块440包括：主ON计数寄存器510，其经串行接口206从BLU控制器110接收输入；多个工作寄存器512，以进行各种数学运算；温度输入寄存器514，其从采样和保持电路444(图4)接收输入；以及局部ON计数寄存器516。控制接口和逻辑块440还耦接到存储器328，所述存储器328可以是闪存或其它非易失性存储装置，其存储箱体系数520和温度系数522。LED的该数据，即实际箱体值或其它工作参数可以可替换地被存储在主LED驱动器或BLU控制器110的存储器中，并在启动时被下载到LED驱动器112中，例如易失性存储器中。箱体系数520和温度系数522被预编程或存储在存储器328中，并依赖于驱动器将驱动的LED(202)的箱体值。通常，箱体系数520被加到主ON计数寄存器510的值上，并将结果输入局部ON计数寄存器516。如果例如LED(202)的箱体值对应于高光输出，则箱体系数可以是负的，如果LED(202)的箱体值对应于低光输出，则箱体系数是正的。这样的正和负值具有根据LED 202的工作参数，在该示例中为亮度或光输出箱体值，与主驱动信号118相比，减少或增加周期性驱动信号436的ON时间(占空因数)的效果。这有效调节主驱动信号以产生局部或区域周期性驱动信号，该局部或区域周期性驱动信号对于局部或区域LED 202补偿或调节不同箱体值。
例如在与用于生成主驱动信号的标称箱体值相比，LED的局部区域阵列108的LED 202具有不同颜色和正向电压箱体值的情况下，也可以用其它箱体系数(未示出)来调节将输入局部ON计数寄存器516的值。箱体值对应于将由驱动器驱动的LED 202的每个相应区域阵列108中的LED的亮度、颜色和正向电压特征的特征值的窄范围。
将温度输入寄存器514的值与温度系数522相乘，以产生加到局部ON持续时间寄存器516的中间值。公知的是，即使施加恒定电流，LED的光输出也随温度改变。为了保持来自BLU 106的光输出的良好均匀性，需要调节来自LED 202的光输出，以补偿该效应。通过基于所测量的温度调节局部ON计数寄存器516中的计数值，调节PWM驱动信号436的占空因数，以补偿LED 202例如在操作中被加热升温时的测量温度的变化。
对于每个箱体值的LED，可以通过实验确定所述或每个箱体系数520和温度系数522的值。这可以例如如下实现：使用光输出传感器，手动调节LED的驱动信号的占空因数，以获得光输出的均匀性。然后可以确定占空因数或ON时钟周期计数的变化，并用于具有箱体值的相应变化的LED。对于温度的变化可以执行类似的过程。
PWM或周期性驱动信号发生器438包括计数器530，其从局部ON计数寄存器516接收计数值。计数器530在每个PWM周期的开始利用该计数值复位。每个完整PWM周期的持续时间或时钟周期计数是预先确定的，并可以用于触发对计数器530的每次复位。一旦复位，计数器530的输出被设定为高或ON，并且计数器530随着每个时钟周期减少。当计数减少到零时，计数器输出切换到低或OFF，直到触发复位并又在PWM周期的末尾。计数器530的ON/OFF输出用作周期性驱动信号436，以控制模拟驱动器432(图4)，模拟驱动器432进而提供周期性驱动信号以接通/关断LED 202。从而，根据局部ON计数寄存器516的值(计数)，利用占空因数接通和关断通过驱动器112驱动的区域108中的LED 202。
通过使用驱动器112，其每个包括与将被驱动的LED相关的一个或多个箱体系数520或其它工作参数，可以根据来自主驱动信号或甚至直接来自LCD控制器104的驱动信号参数来调节来自相应驱动器的周期性驱动信号436，以驱动具有不同箱体值的LED。这允许较大BLU 106的不同区域108包括具有不同箱体值的LED，并且仍通过相同的驱动信号参数控制。该放松的箱体化要求减少了BLU 106的制造成本。另外，可以基于与该区域相关的温度，而不是与例如整个BLU相关的温度，调节LED的单个区域的光输出。
图6示出对于具有标称工作参数(例如亮度箱体值)的LED使用主PWM驱动信号的方法，以对于具有不同工作参数的区域阵列中的LED生成PWM或其它周期性驱动信号。方法600在步骤605接收区域阵列的LED的主PWM周期ON计数或其它驱动信号参数。在本发明的实施例中，可以在串行接口上将驱动信号参数从主LED驱动器或BLU控制器发送到一个或多个驱动器，或者将驱动信号参数实施为主驱动信号，例如主PWM，并由每个驱动器解释为驱动信号参数。在步骤610，确定将被驱动的LED的箱体值调节或其它工作参数。例如，可以根据与用于主PWM或驱动信号参数的箱体值不同的箱体值(例如流明光输出的范围)指定LED。然后在步骤615，该方法调节主信号参数的与PWM信号ON计数或其它占空因数相关的参数，以将其调节到局部驱动器LED。例如，将实验确定的箱体系数加到主PWM信号ON计数，以加长PWM信号的ON持续时间。然后在步骤620，该方法通过从靠近由所述或每个驱动器驱动的LED的温度传感器接收温度测量值，且以温度系数处理该温度测量值，确定温度调节。然后在步骤625，使用温度调节进一步调节例如主ON计数寄存器(510)值，以获得局部ON计数寄存器(516)中的调节值。然后在步骤630，使用局部ON计数值生成PWM驱动信号，其依赖于区域或局部LED的驱动信号参数(510)和工作参数(520)。然后在步骤635，使用所生成的周期性驱动信号用已调节的占空因数接通和关断局部LED。
尽管在实施例中描述了PWM驱动信号，可以可替换地使用其它类型的方波或其它周期性信号来驱动局部LED。
尽管在所述实施例中使用主ON计数和局部ON计数变量来将周期性驱动信号调节到局部LED箱体值，可以使用局部LED的可替换工作参数，例如OFF计数、占空因数值、以及平均功率值。
类似地，本领域技术人员可以理解，在适当的地方可以使用各种可替换LED电源、串行总线、恒定电流驱动器、以及温度传感器。
所述实施例可以用于除BLU之外的其它应用中，例如TV墙中或其它模块显示系统中。
如下面更详细的描述，局部存储器328(图3和图4)还可以用于存储与模拟驱动器432的非线性性能相关的数据，以补偿每个相应驱动器112中的非线性性能。
有利的是，使PWM驱动信号与来自主LED驱动器110、310的时钟信号同步。所有驱动器112、312可以与相同的时钟信号同步，以使每个PWM驱动信号的前沿同步。这在使用闪光BLU以减少LCD单元102的运动模糊时是有利的。
有利的是，所述实施例可以与RGB边沿触发技术结合使用，其中红、绿和蓝LED 202具有其相应PWM驱动信号的前沿。这减少了BLU 106的LED阵列的瞬间涌入的电流，并因此减小了相关的EMI。
尽管针对主LED驱动器110和多个(局部)驱动器描述了驱动器架构，所述驱动器架构可以实施在例如集成电路(IC)的单个装置中，其将多个(局部)周期性驱动信号提供给具有共同的工作参数的LED的不同组或区域。从而，所述单个装置驱动BLU的一个或多个区域，其中每个被驱动区域包括具有不同的共同工作参数例如箱体值的LED。
在另一个实施例中，参考图1、3、4和5，每个驱动器112、306可以包括两个或更多个周期性信号发生器438。这些信号发生器438可以用于在BLU 106的每个区域108的不同区114中实现不同的变暗参数或水平。例如，由驱动器112、306驱动的BLU区域108可以具有两个不同的具有相同的工作参数(例如箱体值)的LED的区114或者子区域，但是其中，区域108的每个区114要求具有不同的亮度水平。在该情况中，两个区114可以使用从相同的驱动器112、306中的不同PWM发生器438提供的周期性驱动信号436。每个周期性驱动信号438将驱动耦接到BLU区域108的每个相应区114的LED的相应恒定电流驱动器326。两个不同的PWM发生器438将产生具有不同占空因数的周期性驱动信号，尽管这些占空因数都将依赖于由控制接口和逻辑块440接收的驱动信号参数。为了实现这一点，可以由相应的PWM发生器438使用存储在存储器328中的一个或多个区变暗系数540或其它变暗参数，以进一步调节其相应周期性驱动信号436的占空因数。这可以通过将相应的区变暗系数540加到由每个PWM发生器438接收的局部ON计数寄存器516输出而实现。可以在每个相应PWM发生器438中使用合适的相加寄存器(未示出)，其中输出到达计数器530的计数输入。
在另一个可替换方案中，可以使用上述多周期性信号发生器(438)方案实现区域变暗，其中代替使用用于每个区域108的驱动器的不同驱动信号参数，可以使用对应于区变暗系数540的合适的变暗信号。
可以在(集成主LED驱动器和驱动器功能的)单个驱动器装置中使用相似的架构。例如，每个多(局部)周期性驱动信号可以进一步分成用于该区域的相应区的区周期性驱动信号，以实现每个区域108中的基于区114的变暗。类似地，可以使用变暗信号代替不同的信号参数，以实现区域变暗。
在另一个实施例中，参考图4和5，可以进一步调节(局部)周期性驱动信号436的占空因数，以补偿驱动器尤其是恒定电流驱动器326的非线性参数。尤其在利用模拟驱动器432的线性恒定电流驱动器326中，非线性性能可能是个问题。模拟驱动器的输出与其在整个输出范围上的输出，尤其是其范围的最高和最低输出电压，不成正比例。从而，例如，当驱动信号436的占空因数是10％时，为了从模拟驱动器432获得正确的输出电压，可能要求例如12％的实际输入信号(436)占空因数。类似地，当输入(周期性驱动)信号(436)占空因数标称高于90％时，可能要求对该输入信号(436)进行调节，以从模拟驱动器432提供正确的输出电压。例如，具有92％占空因数的周期性驱动信号应该实际调节到91％，以在模拟驱动器432的输出电压范围的极端补偿其非线性性能。
为了实现这一点，可以将驱动器的可选非线性调节系数542或者其它非线性参数与箱体系数520一起存储在存储器328中。对于多个占空因数值中的每一个，例如对于在0和10％之间和90％和100％之间每个占空因数百分数，可能需要非线性调节系数542。可使用逻辑和控制块440中的寄存器和逻辑的合适配置来确定这些占空因数(局部ON计数)中的一个是否存在于局部ON计数寄存器516中，并且如果是，则在输出到PWM发生器438之前根据适当的非线性调节系数542调节该值。本领域技术人员可以理解，这些非线性调节系数可以从外部确定，并用于补偿模拟驱动器432并因此补偿驱动器312的该非线性方面或参数。
在另一个可替换方案中，可以使用对驱动器的非线性性能的这一补偿，而不调节用于不同LED工作参数的驱动信号参数。
尽管描述了LED，可以以类似于所描述的方式控制等同的半导体发光二极管，或者等同的半导体发光二极管可以具有类似的驱动器。
技术人员将认识到，上述装置或方法可以实施为例如诸如盘、CD-或DVD-ROM的载体介质；诸如只读存储器(固件)的编程存储器；或者诸如光或电信号载体的数据载体上的处理器控制代码。对于本发明实施例的多个应用，其将实现在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上。因此，所述代码可以包括传统程序代码或微码或，例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。所述代码还可以包括用于动态配置例如可再编程门阵列的可再配置装置的代码。类似地，所述代码可以包括用于例如VerilogTM或VHDL(甚高速度集成电路硬件描述语言)的硬件描述语言的代码。本领域技术人员可以理解，代码可以分布在多个相互通信的耦接部件之间。在合适的时候，实施例还可以实现为使用在现场可再编程模拟阵列或类似装置上运行的代码，以配置模拟硬件。
本领域技术人员还可以理解，根据上述内容的各种实施例和对于其描述的具体特征可以自由与其它实施例或者其具体描述的特征自由组合。技术人员还可以认识到，在不脱离所附权利要求的范围下，可以对所述具体示例进行各种替换和修改。

Claims (20)

1.一种驱动LED的方法，所述方法包括：
确定LED的工作参数；
确定用于LED的驱动信号参数；
生成用于驱动LED的周期性驱动信号，其中所生成的周期性驱动信号的占空因数依赖于所述LED的所确定的驱动信号参数和所确定的工作参数。
2.根据权利要求1的驱动LED的方法，其中所述工作参数对应于LED的特征的特征值的范围，所述LED的特征为光输出的波长、光输出的亮度、以及LED正向电压中的一个或组合。
3.根据权利要求2的驱动LED的方法，其中所述LED的特征的特征值的范围对应于箱体值。
4.根据权利要求1的驱动LED的方法，其中所生成的周期性驱动信号的占空因数还依赖于所确定的第二工作参数，该所确定的第二工作参数对应于与LED相关的所测量的温度值。
5.根据权利要求1的驱动LED的方法，其中LED的所确定的驱动信号参数依赖于主驱动信号，所述主驱动信号不依赖于LED的所确定的工作参数，根据所确定的工作参数调节所确定的驱动信号参数，以生成所述周期性驱动信号。
6.根据权利要求5的驱动LED的方法，其中确定驱动信号参数的步骤包括：接收主驱动信号的两个状态之一的计数或持续时间值。
7.根据权利要求6的驱动LED的方法，其中接收计数或持续时间值的步骤包括：对在主周期性驱动信号的两个状态之一期间的时钟周期数计数，所述主周期性驱动信号为脉宽调制信号，其周期为预定数量的时钟周期。
8.根据权利要求1的驱动LED的方法，其中确定驱动信号参数的步骤包括：接收包含驱动信号参数的控制信号消息。
9.根据权利要求1的驱动LED的方法，还包括：
确定第二LED的工作参数；
生成用于驱动所述第二LED的第二周期性驱动信号，所生成的第二周期性驱动信号的占空因数依赖于所述LED的所确定的第二工作参数和所确定的驱动信号参数。
10.根据权利要求9的驱动LED的方法，其中所述驱动信号参数对应于主脉宽调制信号的占空因数，并且生成所述第一和第二周期性驱动信号的步骤包括：根据所述第一和第二LED的工作参数调节主PWM驱动信号的占空因数，以生成相应的第一和第二周期性驱动信号。
11.一种用于驱动LED的驱动器，所述驱动器包括：
存储器，其存储LED的工作参数；
控制器，其耦接至存储器，并被设置为确定LED的驱动信号参数；以及
周期性信号发生器，其耦接至控制器，并被设置为用所生成的周期性驱动信号来控制用于切换LED的开关，所述周期性信号发生器被设置为根据LED的所确定的驱动信号参数和所存储的工作参数来调节所生成的周期性驱动信号的占空因数。
12.一种用于驱动LED阵列的驱动器架构，所述LED阵列被设置为多个LED区域阵列，每个LED区域阵列具有共同的LED工作参数，所述驱动器架构包括：
一个或多个控制器，其被设置为确定每个LED区域阵列的驱动信号参数；
存储器，其耦接到所述一个或多个控制器，存储每个相应LED区域阵列的每个共同的LED工作参数；以及
周期性信号发生器，其耦接到用于每个LED区域阵列的控制器，每个周期性信号发生器被设置为生成相应LED区域阵列的周期性驱动信号，其中每个周期性驱动信号的占空因数被控制为依赖于相应驱动信号参数和相应LED区域阵列的相应LED工作参数。
13.根据权利要求12的驱动器架构，还包括：
多个驱动器，用于驱动相应LED区域阵列，每个驱动器包括所述控制器和所述周期性信号发生器；
主LED驱动器，其耦接至多个所述驱动器，其中所述主LED驱动器生成每个LED区域阵列的所述驱动信号参数或每个相应驱动信号参数。
14.根据权利要求13的驱动器架构，其中所述主LED驱动器根据所述驱动信号参数或每个相应驱动信号参数生成一个或多个主周期性驱动信号，并且每个所述驱动器根据所述主周期性驱动信号或相应主周期性驱动信号确定相应驱动信号参数。
15.根据权利要求14的驱动器架构，其中每个周期性驱动信号与所述主周期性驱动信号同步。
16.根据权利要求12的驱动器架构，其中所述周期性驱动信号的占空因数还被控制为依赖于相应驱动器的非线性参数。
17.根据权利要求12的驱动器架构，其中所述驱动器还包括第二周期性信号发生器，所述第二周期性信号发生器生成用于相应LED区域阵列的相应区的第二周期性驱动信号，每个第二周期性驱动信号的占空因数被控制为依赖于相应LED区域阵列的相应LED工作参数、相应驱动信号参数以及LED区域阵列的相应区的变暗参数。
18.根据权利要求12的驱动器架构，其中所述LED阵列形成用于液晶显示器的背光单元。
19.根据权利要求12的驱动器架构，其中所述驱动器还为每个LED区域阵列生成不同的驱动信号参数，以实现LED区域阵列的区域变暗。
20.根据权利要求13的驱动器架构，其中所述驱动器和主LED驱动器被集成到单个集成电路中。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080806